Наследником умершего в 478 г. до н. э. Гелона стал его брат Гиерон I, которого сменил Фрасибул, один из представителей рода Гелона. К этому времени в Сиракузах усилились демократические силы, которым удалось в 466 г. отстранить Фрасибула от власти. Демократический строй просуществовал в Сиракузах до 406 г. до н. э. В это время действовало народное собрание, совет, переизбираемые магистратуры. Был учрежден суд, аналогичный афинскому остракизму, препятствующий возрождению тирании. Для сиракузской демократии была характерна значительная активность в области внешней политики – в сферу ее контроля попали многие города Сицилии, а также объединение местных сикульских общин.
Усиление демократических Сиракуз не осталось без внимания Афин, желавших за счет этого демократического объединения усилить Первый Афинский морской союз, превратившийся к этому времени в морскую державу. Однако сиракузская демократия, желавшая реального и выгодного контроля над Сицилией, не пошла на сближение с далеким потенциальным союзником, преследовавшим свои гегемонистские цели в период Пелопоннесской войны. Именно это стало причиной двух конфликтов между Сиракузами и Афинами. Первый из них (427–424 гг. до н. э.) удалось предотвратить с помощью активных дипломатических усилий Сиракуз, которые не позволили афинскому флоту начать боевые действия. Второй конфликт был связан с т. н. Сицилийской экспедицией Афин (415–413 гг. до н. э.). Именно он уже привел к ожесточенным боевым столкновениям, в ходе которых афиняне потерпели полное поражение.
Однако эта победа, сильно подорвавшая экономику Сиракуз, привела к значительным внутриполитическим трудностям. Обострилось противостояние между рядовым гражданством, аристократическими элементами, торгово-ремесленными слоями, крупной землевладельческой знатью. Все они в той или иной степени пострадали от боевых действий.
На этом фоне значительно возросла роль военных функционеров полиса, обеспечивших победу над афинской агрессией. Именно им пришлось вскоре вступить в борьбу с карфагенскими войсками, которые, воспользовавшись ослаблением демократических Сиракуз, с 409 г. до н. э. предприняли активные захваты на острове. На этот раз успех сопутствовал Карфагену. Попытка смены политического и военного руководства Сиракузами представителем аристократических кругов Гермократом, не увенчавшаяся успехом, лишь ухудшила ситуацию.
В 406 г. до н. э. в условиях внутренней нестабильности и военных поражений власть в Сиракузах была захвачена Дионисием. Именно ему, свергнувшему демократию и установившему свой авторитарный режим в Сиракузах, удалось за 40 лет правления создать мощное государственное объединение – огромную по тем временам Сиракузско-сицилийскую державу.
Это был талантливый полководец и способный политик и дипломат. В лучших традициях «старшей» тирании Дионисий позаботился о сохранении своей единоличной власти. Опираясь на преданных ему щедро оплачиваемых наемников-профессионалов, он принудил народное собрание Сиракуз передать ему полномочия стратега-автократора (главнокомандующего армией и флотом) уже не переизбираемого, а пожизненного. Был расширен круг его полномочий, в которые входили назначение должностных лиц, контроль за финансами, руководство внешней политикой и т. п. При этом, однако, видимость полисного устройства и управления сохранялась благодаря формальному существованию всех прежних институтов власти. Вместе с тем был создан новый совещательный орган – т. н. «совет друзей», состоявший из наиболее верных приближенных тирана.
Сохранилось и полисное гражданское ополчение, которое вместе с отрядами наемников превратилось во внушительную армию, ставшую мощной силой в проведении внутри– и внешнеполитических акций Дионисия. Состав наемников Дионисия был весьма пестрым: среди них были греки, преимущественно из Пелопоннеса, а также варвары – ливийцы, иберы, галлы. На военную службу, когда этого требовали обстоятельства, Дионисий призывал даже рабов, предварительно отпущенных на свободу.
Опираясь на эту армию, сиракузский тиран вполне успешно воевал против своего извечного врага – Карфагена. В ходе нескольких войн ему удалось подчинить большую часть сицилийских городов, а также внутреннюю Сицилию, причем эти захваты был вынужден признать Карфаген (договор 392 г. до н. э.), почти утративший свое влияние на острове. Следующим объектом экспансии Дионисия стали регионы Южной Италии, где он подчинил Регий, Кротон, Кавлонию. На побережье Адриатического моря он вывел ряд военно-земледельческих колоний с целью контроля морских торговых путей. Таким образом, этому правителю удалось создать огромную по территории державу, рост которой не остался без внимания балканских греков. Метрополия Сиракуз – богатый Коринф – поддерживал с ним дружественные отношения; Спарта в период своего господства в Греции в начале IV в. до н. э. также была в орбите мирной дипломатии Дионисия. С Афинами, гегемоном Второго Афинского морского союза, в 368 г. до н. э. был заключен договор о взаимопомощи.